Tsütokroomid on ensüümid, mis sisaldavad oma aktiivses kohas rauda heemi kujul. Nad on seotud elektronide transpordiga rakulise hingamise ajal. Omaette klass on tsütokroom P450, mis viivad läbi võõrutusreaktsioone ja sünteesivad ühendeid, näiteks steroide. Mõlemat tüüpi ensüüme leidub membraanides.
Tsütokroome on mitut erinevat tüüpi ja neid eristatakse mitmel viisil, sealhulgas spektroskoopia ja inhibiitorite suhtes tundlikkuse järgi. Need on tsütokroomid a, b ja c – ja igal neist on alatüübid. Need erinevad keskkonnas, mida valk oma heemirühmale pakub, ja see mõjutab tsütokroomi võimet elektrone üle kanda.
Elektronide ülekanne on osa hingamistsüklist. Hingamine toimub kõigis keharakkudes ja annab energiat adenosiintrifosfaadi (ATP) kujul. See ühend on rakkude universaalne energiaallikas. Energiarikas glükoos lagundatakse mitokondrites, mis on rakkude ahjud. Hingamisahelas osalevad ensüümid asuvad mitokondrite seinas.
Glükoosi lagunemisel tekkivad elektronid kanduvad samm-sammult alla ensüümide gradienti, mis koosneb peamiselt tsütokroomidest. Igal sammul vabaneb energia. Seda nimetatakse mõnikord tsütokroomsüsteemiks.
Tsütokroomide aktiivses kohas olev raud varieerub redutseeritud või oksüdeeritud kujul. Elektronide vool toimub siis, kui nad nihkuvad redutseerijalt oksüdeerivaks aineks. Viimane samm on kahe elektroni ülekandmine tsütokroom c oksüdaasist hapnikku, mis moodustab vee. See etapp on seotud ATP moodustumisega ja on tuntud kui oksüdatiivne fosforüülimine.
Heemirühmi sisaldavad valgud on tuntud kui hemoproteiinid ja mõnede tsütokroomide heemid erinevad üksteisest. Koos valkude struktuuride erinevustega aitab see tagada, et tsütokroomidel on erinev redutseerimispotentsiaal. Seega asuvad nad hingamisahela erinevates punktides, mis on nende elektronide ülekandeks optimaalsed. Neid ensüüme leidub ka mitokondrite membraanides, endoplasmaatilises retikulumis ja taimede kloroplastides.
Tsütokroom P450 on täiesti erinev ensüümide rühm. Selle asemel, et oksüdeerida oma substraate, sisaldavad nad molekulaarse aatomi aatomit. Seega on need monooksügenaasid, mitte oksüdaasid nagu teised tsütokroomid. Nende aktiivsel saidil on ka heemirühm.
P450-d on väga mitmekesine ensüümide rühm. Maksas on mitmeid erinevaid tüüpe, kus nad detoksifitseerivad võõraineid, näiteks ravimeid. Need detoksifitseerivad ka paljusid taimedes leiduvaid ühendeid, mida inimesed söövad. Arvatakse, et paljud neist P450-dest arenesid välja inimese kaitsevahendina taimedes leiduvate toksiliste ühendite vastu. Muud tüüpi need ensüümid osalevad steroidide ja hormoonide biosünteesis.